(57)【要約】【課題】  冷却能力が高く、しかも明るくて長時間にわたり表示品位の安定した投射型液晶表示装置を実現し得る偏光変換素子を提供し、それを投射型液晶表示装置に適用する。【解決手段】  透明なサファイアガラス板２１に、位相差板２２及び直線偏光板２３から選ばれる光学層が粘着剤層２４を介して積層され、そのサファイアガラス板２１と粘着剤層２４の間にフッ化ランタン層２５を有する偏光変換素子２０が提供される。サファイアガラス板２１の片面に、位相差板２２、直線偏光板２３の順で積層してもよいし、サファイアガラス板２１の両面に、位相差板２２と直線偏光板２３を別々に積層してもよい。サファイアガラス板２１の露出面や、直線偏光板２３又は位相差板２２の露出面には、それぞれ反射防止層２６，２７，２８を設けるのが有利である。この偏光変換素子２０は、液晶セルと組み合わせて投射型液晶表示装置とされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明なサファイアガラス板に、位相差板及び直線偏光板から選ばれる光学層が粘着剤層を介して積層されてなり、該サファイアガラス板と粘着剤層の間にフッ化ランタンの層を有することを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
光学層が位相差板である請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項３】
光学層が直線偏光板である請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項４】
透明なサファイアガラス板に位相差板が積層され、さらにその上に直線偏光板が積層されている請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項５】
サファイアガラス板は、その露出面に反射防止層を有する請求項１〜４のいずれかに記載の偏光変換素子。
【請求項６】
サファイアガラス板の一方の面に粘着剤層を介して位相差板が積層され、他方の面には粘着剤層を介して直線偏光板が積層されており、位相差板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間、及び直線偏光板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間の少なくとも一方に、フッ化ランタンの層を有する請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項７】
光学層は、その露出面に反射防止層を有する請求項１〜６のいずれかに記載の偏光変換素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の偏光変換素子が、液晶セルの少なくとも一方の面側に配置されてなることを特徴とする投射型液晶表示装置。
【請求項９】
白色光源と、該白色光源からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光に分光するためのダイクロイックコート層を有する光学部品と、液晶セルと、請求項１〜７のいずれかに記載の偏光変換素子とを備え、該偏光変換素子は、その光学層側が液晶セルに向けて配置されている請求項８に記載の投射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型液晶表示装置に用いる偏光変換素子に関するものであり、さらには、それを用いた投射型液晶表示装置にも関係している。
【背景技術】
【０００２】
投射型液晶表示装置は、液晶プロジェクターとも呼ばれ、パーソナルコンピュータやテレビなどの画面を拡大してスクリーンに写し出すことができる装置として、広く使用されている。
【０００３】
投射型液晶表示装置の構成の一例を図２に基づいて概略説明すると、かかる投射型液晶表示装置は通常、光源系、反射・分光系及び拡大投射系を有している。光源系は、白色光源１１、集光レンズ１３、及びＵＶ・ＩＲカットフィルター１４を有しており、白色光源１１からの白色光Ｌは、集光レンズ１３で集光され、さらにＵＶ・ＩＲカットフィルター１４で紫外線及び赤外線がカットされて、第一のダイクロイックミラー１へと送られるようになっている。白色光源１１には通常、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられる。
【０００４】
反射・分光系は、４種類のダイクロイックミラー１，２，３，４、二つの全反射ミラー５，６、それぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂに対応する、液晶セル７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂ、光入射側偏光変換素子８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂ、光出射側偏光変換素子９Ｒ、９Ｇ及び９Ｂ、並びに集光レンズ１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂを有している。
【０００５】
そして、第一のダイクロイックミラー１は、緑色光Ｇ及び青色光Ｂのみを透過するものであり、ここを透過した緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、第二のダイクロイックミラー２へと送られる。第一のダイクロイックミラー１で反射された赤色光Ｒは、第一の全反射ミラー５へと送られ、ここで反射された後、赤用の集光レンズ１０Ｒ、入射側偏光変換素子８Ｒ、液晶セル７Ｒ及び出射側偏光変換素子９Ｒを通って、第三のダイクロイックミラー３へと送られる。第二のダイクロイックミラー２は、青色光Ｂのみを透過するものであり、第一のダイクロイックミラー１を透過した緑色光Ｇと青色光Ｂのうち、第二のダイクロイックミラー２を透過した青色光Ｂは、青用の集光レンズ１０Ｂ、入射側偏光変換素子８Ｂ、液晶セル７Ｂ及び出射側偏光変換素子９Ｂを通って、第二の全反射ミラー６へと送られる。第二のダイクロイックミラー２で反射された緑色光Ｇは、緑用の集光レンズ１０Ｇ、入射側偏光変換素子８Ｇ、液晶セル７Ｇ及び出射側偏光変換素子９Ｇを通って、第三のダイクロイックミラー３へと送られる。第三のダイクロイックミラー３は、赤色光Ｒのみを透過するものであり、第一の全反射ミラー５から赤用の集光レンズ１０Ｒ、入射側偏光変換素子８Ｒ、液晶セル７Ｒ及び出射側偏光変換素子９Ｒを通った赤色光Ｒは、第三のダイクロイックミラー３をそのまま透過し、また第二のダイクロイックミラー２から緑用の集光レンズ１０Ｇ、入射側偏光変換素子８Ｇ、液晶セル７Ｇ及び出射側偏光変換素子９Ｇを通った緑色光Ｇは、第三のダイクロイックミラー３で反射され、それぞれ第四のダイクロイックミラー４へと送られる。第四のダイクロイックミラー４は、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇのみを透過するものであり、第三のダイクロイックミラー３からの赤色光Ｒ及び緑色光Ｇはここをそのまま透過し、第二の全反射ミラー６からの青色光Ｂはここで反射されて、それぞれ投射レンズ１６へと送られる。
【０００６】
なお、ここでは、最初に赤色光Ｒを分光し、次に緑色光Ｇと青色光Ｂを分光する形式を示したが、ダイクロイックミラーの組合せにより、分光の順番は任意に変更できる。
【０００７】
拡大投射系は、投射レンズ１６を有しており、ここでそれぞれの光に対応する画像が拡大されて、スクリーン１７へ拡大像を投影することになる。なお、各色に対応する液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに貼合して用いられることもあるが、通常は液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと間隔を置いて配置され、この間隔は、冷却用の通風路となる。また、入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、集光レンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとも間隔が保たれている。このように、偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ及び集光レンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから離間して配置する場合は、直線偏光板をガラスなどの基板に貼合した形で用いられる。
【０００８】
このような投射型液晶表示装置においては、各液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれ２枚の偏光変換素子、すなわち入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの間に配置されている。これらの偏光変換素子８，９は、画像をスクリーンに拡大して投射するのに必要な光量の光が透過するため、発熱が大きい。そのため、前述のように、直線偏光板をガラスなどの基板に貼合して偏光変換素子とし、これを液晶セルや集光レンズから離間して配置し、それらの間に空冷ファンから風を送って冷却することが行われている。
【０００９】
また、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び／又は青色光Ｂが偏光光である場合は、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射するときに偏光面を回転させる必要が生じることが多い。さらに、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂから出射された偏光光は、再び偏光面を回転させる場合もある。偏光面を回転させるためには、位相差板、例えば１／２波長板を用いればよく、位相差板は通常、入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの偏光板よりも光源１１側や、出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの偏光板よりも投射レンズ１６側に配置される。位相差板としては、入手の容易さや価格などの点から、通常は樹脂製のものが用いられる。この位相差板は、入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ又は出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにおいて、直線偏光板に貼り合わされた形で用いられる。また、偏光板とは独立して位相差板をガラスなどの基板に貼合して第二の偏光変換素子とし、これを、直線偏光板が基板に貼合された第一の偏光変換素子と組み合わせて用いることもある。
【００１０】
直線偏光板を用いた偏光変換素子において、直線偏光板は、強い光が当たって発熱するため、光と熱による劣化が甚だしい。かかる問題を解決するため、先述の如く、空冷ファンで偏光変換素子の表面を冷却することが行われているが、必ずしも十分とはいえない。そこで、熱伝導率の高いサファイアガラスを基板に用いる提案もなされており、例えば、特開平 11-337919号公報（特許文献１）には、投射型液晶表示装置に用いる偏光板の保持板をサファイア基板で構成することが記載されている。さらに、特開 2002-196136号公報（特許文献２）、特開 2002-207117号公報（特許文献３）、特開 2003-4947号公報（特許文献４）、特開 2003-222722号公報（特許文献５）などには、サファイアガラス基板に位相差板と直線偏光板を貼り合わせた偏光変換素子について、各種の提案がなされている。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３３７９１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６１３６号公報
【特許文献３】特開２００２−２０７１１７号公報
【特許文献４】特開２００３−４９４７号公報
【特許文献５】特開２００３−２２２７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、サファイアガラスを用いると、透過する光のロスが大きく、表示が暗くなるという問題を有していた。
【００１３】
そこで本発明者は、冷却能力が高く、しかも明るくて、長時間にわたり表示品位の安定した投射型液晶表示装置を実現し得る偏光変換素子を開発すべく、研究を行ってきた。その結果、透明なサファイアガラス板に、位相差板や直線偏光板が粘着剤層を介して積層されてなる偏光変換素子において、そのサファイアガラス板と粘着剤層の間に、フッ化ランタンの層を形成することで、明るさが向上し、投射される画像の色バランスやコントラスト、均一性など、表示品質の優れた投射型液晶表示装置が得られることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち本発明は、透明なサファイアガラス板に、位相差板及び直線偏光板から選ばれる光学層が粘着剤層を介して積層されてなり、そのサファイアガラス板と粘着剤層の間にフッ化ランタンの層を有する偏光変換素子を提供するものである。
【００１５】
この偏光変換素子においては、透明なサファイアガラス板にフッ化ランタンの層及び粘着剤層を介して位相差板を積層し、さらにその上に直線偏光板を積層した構成とすることもできる。サファイアガラス板は、その露出面に反射防止層を有するのが有利である。
【００１６】
また本発明の偏光変換素子は、サファイアガラス板の一方の面に粘着剤層を介して位相差板が積層され、他方の面には粘着剤層を介して直線偏光板が積層されており、位相差板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間、及び直線偏光板側の粘着剤層とサファイアガラス板の間の少なくとも一方に、フッ化ランタンの層を有する構成とすることもできる。いずれの構成においても、光学層、すなわち直線偏光板又は位相差板は、その露出面に反射防止層を有するのが有利である。
【００１７】
これらの偏光変換素子は、投射型液晶表示装置に組み込まれて用いられる。したがって本発明はまた、上記いずれかの偏光変換素子が、液晶セルの少なくとも一方の面側に配置されてなる投射型液晶表示装置をも提供する。この投射型液晶表示装置は、より具体的には、白色光源と、その白色光源からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光に分光するためのダイクロイックコート層を有する光学部品と、液晶セルと、上記いずれかの偏光変換素子とを備え、この偏光変換素子は、その光学層側が液晶セルに向けて配置される。ここで、サファイアガラス板の一方の面に位相差板が積層され、他方の面に直線偏光板が積層された偏光変換素子を採用する場合は、その直線偏光板側が液晶セルに向けて配置される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の偏光変換素子は、投射型液晶表示装置に有効に用いられる。そして、この偏光変換素子を液晶セルの入射側及び／又は出射側に配置した投射型液晶表示装置は、投射される画像が明るくなり、色バランス、コントラスト、均一性などの表示品質の低下も少ないものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面も適宜参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明に係る偏光変換素子の例が、図１に断面模式図で示されている。この図に示すように、本発明では、透明なサファイアガラス板２１に、位相差板２２や直線偏光板２３が、粘着剤層２４を介して積層され、サファイアガラス板２１と粘着剤層２４の間には、フッ化ランタン層２５を配置して、偏光変換素子２０が構成される。図１の（Ａ）では、サファイアガラス板２１の片面にフッ化ランタン層２５が設けられ、その上に粘着剤層２４を介して位相差板２２が積層され、さらにその上にもう一つの粘着剤層２４を介して直線偏光板２３が積層されている。図１の（Ｂ）では、サファイアガラス板２１の両面にフッ化ランタン層２５，２５が設けられ、その片面には粘着剤層２４を介して位相差板２２が積層され、他方の面には、もう一つの粘着剤層２４を介して直線偏光板２３が積層されている。図１の（Ｃ）では、サファイアガラス板２１の片面にフッ化ランタン層２５が設けられ、その上に粘着剤層２４を介して位相差板２２が積層されている。また図１の（Ｄ）では、サファイアガラス板２１の片面にフッ化ランタン層２５が設けられ、その上に粘着剤層２４を介して直線偏光板２３が積層されている。このように本発明では、サファイアガラス板２１に、位相差板２２だけが積層されたもの〔図１の（Ｃ）〕、直線偏光板２３だけが積層されたもの〔図１の（Ｄ）〕、そして位相差板２２と直線偏光板２３が積層されたもの〔図１の（Ａ）及び（Ｂ）〕、それぞれが対象となる。
【００２０】
図１の（Ｂ）に示すように、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２を配置し、他方の面に直線偏光板２３を配置する場合、位相差板２２を設ける側及び直線偏光板２３を設ける側それぞれのサファイアガラス板２１表面に、フッ化ランタン層２５，２５を設けるのが好ましいが、どちらか一方の表面にフッ化ランタン層２５が存在するだけでも、相応の効果が発揮される。
【００２１】
偏光変換素子の基板となる透明なサファイアガラス板２１は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の単結晶体であって、例えば、ＥＦＧ法（Edge-defined Film-fed Growth法）により板状に形成されたものなどが用いられる。サファイアガラス板２１の厚みは、通常０.１〜２mm 程度であり、好ましくは０.３mm以上、また好ましくは０.８mm以下である。サファイアガラス板２１の形状や外形寸法は、目的とする投射型液晶表示装置、特にそこに用いる液晶セルの形状や外形寸法に合わせて適宜選択されるが、代表的な例を示せば、一辺が１０〜１００mmの長方形又は正方形、直径が５〜１００mmの円形又は楕円形などがある。
【００２２】
サファイアガラス板２１は、その少なくとも片面に、フッ化ランタン層２５が形成されている。図１の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示す例のように、サファイアガラス板２１の片面にのみ、位相差板２２及び／又は直線偏光板２３を積層する場合は、その積層する側の片面に、フッ化ランタン層２５を形成すればよい。フッ化ランタン層２５は、例えば、フッ化ランタンの蒸着によって形成することができる。フッ化ランタン層２５の厚みは、一般に５０〜１１０nm程度の範囲であればよく、好ましくは６５nm以上、また好ましくは１００nm以下である。
【００２３】
位相差板２２や直線偏光板２３は、サファイアガラス板２１のフッ化ランタン層２５側に積層される。図１の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示す例のように、サファイアガラス板２１の片面にのみ、位相差板２２及び／又は直線偏光板２３を積層する場合は、その反対側の面、すなわちサファイアガラス板２１の露出面には、反射防止層２６を有するのが好ましい。また、その面にダイクロイックコート層を形成して、特定波長範囲の光のみを透過し、他の波長範囲の光は透過しない特性を有していてもよい。
【００２４】
図１の（Ａ）〜（Ｃ）に示す例のように、サファイアガラス板２１に位相差板２２を積層する場合、この位相差板２２は、１２０℃以上のガラス転移温度を有する樹脂からなることが好ましい。ガラス転移温度が１２０℃未満の樹脂からなる位相差板を用いると、それを組み込んだ投射型液晶表示装置を長時間にわたって使用した場合に、表示品質の低下を招きやすくなる。好ましくは、ガラス転移温度が１３０℃以上の樹脂からなる位相差板が用いられる。位相差板を構成する樹脂のガラス転移温度の上限には特別な制限はなく、例えば、ガラス転移温度が３００℃程度の樹脂であってもよい。
【００２５】
このような高いガラス転移温度を有する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロースのようなセルロース系樹脂、ノルボルネン系のモノマーを用いた環状ポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂などが挙げられる。
【００２６】
これらの樹脂から位相差板を作製するには、例えば、これらの樹脂からなるフィルムを延伸すればよく、延伸の程度により、目的とするレターデーションを有する位相差板とすることができる。位相差板２２としては、通常１／２波長板が用いられ、そのレターデーションは、具体的には、これを透過する光が赤色光である場合には２９０〜３２０nm程度であり、緑色光である場合には２６０〜２８０nm程度であり、また青色光である場合には２１０〜２４０nm程度である。位相差板の厚みは、通常１０〜５００μm 程度である。
【００２７】
また、市販されている位相差板を用いることもできる。本発明に用いるのに好適な市販の位相差板としては、青チャンネル用を例に示せば、住友化学工業（株）から販売されている“スミカライト SEF460225”（ポリカーボネート系樹脂からなり、ガラス転移温度が約１５０℃、レターデーションが約２２５nmのもの）、“スミカライト SEN490225”（ノルボルネン系樹脂からなり、ガラス転移温度が約１６０℃、レターデーションが約２２５nmのもの）などを挙げることができる。
【００２８】
かかる位相差板２２は、粘着剤層２４を介して、サファイアガラス板２１のフッ化ランタン層２５上に積層される。粘着剤層２４を構成する接着剤としては、アクリル系感圧型接着剤が好ましく使用される。感圧型接着剤は通常、透明で光学的に等方性の粘着剤層を与える。粘着剤層の厚みは、通常１０〜６０μm 程度である。なお、感圧型接着剤は、粘着剤とも呼ばれている。
【００２９】
本発明の偏光変換素子２０は、図１の（Ｃ）に示すように、サファイアガラス板２１に位相差板２２を積層した状態で構成することもできるし、図１の（Ａ）に示すように、位相差板２２のサファイアガラス板２１とは反対側の面に、さらに直線偏光板２３を積層して構成することもできる。また図１の（Ｂ）に示すように、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２を積層し、他面には直線偏光板２３を積層して構成することもできる。さらには、図１の（Ｄ）に示すように、サファイアガラス板２１のフッ化ランタン層２５側に直接、粘着剤層２４を介して直線偏光板２３を積層して構成することもできる。
【００３０】
図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｄ）に示す形態における直線偏光板２３としては、通常、偏光子フィルムの片面又は両面に保護フィルムが積層されたものが用いられる。偏光子フィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性染料又はヨウ素が吸着配向されたものが用いられ、なかでも、二色性染料が吸着配向されたものが、耐熱性などの点で好ましい。保護フィルムとしては、例えば、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂からなるフィルムが用いられる。
【００３１】
直線偏光板２３は、図１の（Ｂ）や（Ｄ）に示す如くサファイアガラス板２１のフッ化ランタン層２５の上に、又は図１の（Ａ）に示す如く位相差板２２の上に、例えば、粘着剤層２４を介して積層される。粘着剤層２４の厚みは、通常１０〜６０μm 程度である。粘着剤層２４を構成する接着剤としては、先にサファイアガラス板２１と位相差板２２との積層について説明したのと同様の感圧型接着剤が使用できるが、この感圧型接着剤は、２５℃における緩和弾性率の減少率が−０.１４〜−０.０９であるものが好ましい。
【００３２】
感圧型接着剤は一般に粘弾性を示し、粘弾性体に歪みγ0 を瞬間的に与えた後それを一定に保つと、応力σ(t) が時間の経過とともに減少して一定値に近づき、これを応力緩和というが、このとき、緩和する応力σ(t) はσ(t)＝Ｇ(t)・γ0と表すことができ、Ｇ(t)は時間に依存する弾性率で、これを緩和弾性率という。換言すれば、緩和弾性率は、時間とともに減少する応力σ(t) と外から加えた一定歪みγ0 の比である。そして、２５℃における緩和弾性率の減少率とは、温度２５℃で測定される緩和弾性率Ｇ(t) を縦軸に、時間ｔ（単位：秒）を横軸にして両対数プロットしたときの一次勾配を意味し、次式
log10[Ｇ(t)]＝ａ・log10[ｔ]＋ｂ
（ここで、ａとｂは定数である）における値ａのことである。緩和弾性率の減少率ａは、log10[ｔ] に対する log10[Ｇ(t)] の値から、最小二乗法により求めることができる。
【００３３】
本発明の偏光変換素子２０において、直線偏光板２３又は位相差板２２は、その一方の面が空気層に露出することになるが、この露出面における反射率は、２％以下、さらには１％以下であるのが、反射光に起因する迷光の発生を抑制し得るので、好ましい。このように反射率を低くするには、例えば、直線偏光板２３が露出面を有する場合は、そこに反射防止層２７を形成し、また、位相差板２２が露出面を有する場合は、そこに反射防止層２８を形成すればよい。反射防止層２７，２８は、直線偏光板２３又は位相差板２２の表面に通常の方法で設けることができる。なお、直線偏光板２３又は位相差板２２の露出面における反射率は、可視光の全域にわたって２％以下であってもよいが、偏光変換素子を透過する光の波長範囲に対して２％以下であれば有効である。
【００３４】
かかる反射防止層２７，２８としては、通常使用されているもの、例えば、金属、金属酸化物及び金属フッ化物から選ばれる化合物からなる単層又は多層のものが挙げられる。金属としては、例えば、銀などが挙げられ、金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどが挙げられ、金属フッ化物としては、例えば、弗化マグネシウムなどが挙げられる。かかる反射防止層２７，２８は、単層であってもよいし、２層、３層、４層又はそれ以上の層からなる多層であってもよい。反射防止層２７，２８の厚みや、それが多層である場合の各層の厚みは、その層数、各層に用いる物質の屈折率などにより、適宜選択される。反射防止層を有する直線偏光板も市販されているので、それをそのまま使用することもできる。
【００３５】
本発明の偏光変換素子２０において、直線偏光板２３の外面又は位相差板２２の外面、例えば、反射防止層２７又は２８を有する面は、その接触角度が８０度以上であるのが好ましく、さらに１００度以上の表面接触角度を有するのが一層好ましい。ここでいう接触角度は、液体として水を用いた場合の値である。直線偏光板２３の外面又は位相差板２２の外面における接触角度が８０度未満であると、ゴミ等の微粒子が付着しやすいので、そのような表面を有する偏光変換素子を用いた投射型液晶表示装置は、長期間にわたって使用した場合に、コントラストが低下しやすい傾向にある。接触角度の上限は、１８０度である。
【００３６】
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性染料又はヨウ素が吸着配向された偏光子フィルムの片面又は両面に保護フィルムを積層した直線偏光板それ自体は、従来の投射型液晶表示装置にも用いられているものであり、また反射防止層を有する直線偏光板も市販されている。そして、反射防止層２７を有する面が、上で規定する接触角度を満足する場合、かかる反射防止層２７を有する直線偏光板２３は、そのまま偏光変換素子に用いることができる。ただし、通常の反射防止層の多くは、上で規定する接触角度を有していないので、この場合には、反射防止層２７の上面にフッ素化合物からなる層を設けるとよい。位相差板２２の露出面に反射防止層２８を有する場合も同様に、その上面にフッ素化合物からなる層を設けて、その表面の接触角度を８０度以上、好ましくは１００度以上とすることができる。
【００３７】
このために用いるフッ素化合物は、接触角度を８０度以上にし得るものであれば特に限定されず、表面の汚染を防止するために通常用いられるもの、例えば、含フッ素シラン化合物などを挙げることができる。かかるフッ素化合物は、表面に指紋などの汚れが付着するのを防止するために通常用いられるものである。かかる含フッ素シラン化合物として、具体的には例えば、下記一般式（Ｉ）で示されるものが挙げられる。
【００３８】
2005157206.tif 000003
【００３９】
式中、Ｒ0 は炭素数１〜１６の直鎖状又は分岐状パーフルオロアルキル基を、Ｘはヨウ素原子又は水素原子を、Ｙは水素原子又は低級アルキル基（例えば炭素数１〜４程度）を、Ｚはフッ素原子又はトリフルオロメチル基を、Ｒ1 は加水分解可能な基を、Ｒ2 は水素原子又は不活性な一価の有機基を、ａ、ｂ、ｃ及びｄは各々独立に０〜２００の整数を、ｅは０又は１を、ｍは０〜２の整数を、ｎは０〜２の整数を、ｐは１以上の整数を、それぞれ表す。
【００４０】
より具体的には、例えば、下式（II）で示され、分子量が約４,５００ の含フッ素シラン化合物を挙げることができる（これらの含フッ素シラン化合物については、例えば、特開平 1-294709 号公報参照）。
【００４１】
2005157206.tif 000004
【００４２】
本発明の偏光変換素子２０は、直線偏光板２３又は位相差板２２の上面が空気層に露出しているので、直線偏光板２３や位相差板２２から発生する熱が放出されやすい。そしてサファイアガラス板２１と粘着剤層２４の間に、フッ化ランタン層２５を介在させたことで、理由は定かでないものの、そこを透過した光の明るさも確保できるようになる。さらには、位相差板２２として、特定温度以下においてガラス転移点を示さない樹脂からなるものを用いた場合には、この偏光変換素子を適用した投射型液晶表示装置は、投射される画像の表示品質の低下が少ないものとなる。
【００４３】
この偏光変換素子２０は、具体的には、投射型液晶表示装置を構成する液晶セルの少なくとも一方の面側に配置して用いられる。より具体的には、図２に示すような投射型液晶表示装置において、各三原色に対応する液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ、及び出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの少なくとも一つとして用いることができる。したがってこの場合は、白色光源１１と、白色光源１１からの白色光Ｌを赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの三原色の光に分光するためのダイクロイックコート層を有する光学部品（通常ダイクロイックミラーと呼ばれる）１，２，３と、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと、その液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの少なくとも一つの入射側又は出射側に配置された本発明の偏光変換素子とを有するものとなる。この偏光変換素子は、図１に示される直線偏光板２３側又は位相差板２２側を液晶セルに向けて配置される。
【００４４】
図１の（Ａ）に示すような、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２及び直線偏光板２３の順で積層された偏光変換素子、あるいは図１の（Ｄ）に示すような、サファイアガラス板２１の片面に直線偏光板２３が積層された偏光変換素子を投射型液晶表示装置に適用する場合は、通常、その直線偏光板２３側が液晶セルに向けて配置される。また、図１の（Ｂ）に示すような、サファイアガラス板２１の片面に位相差板２２が、他面に直線偏光板２３が積層された偏光変換素子を投射型液晶表示装置に適用する場合も、通常はその直線偏光板２３側が液晶セルに向けて配置される。この場合は先にも述べたように、サファイアガラス板２１の表面のうち、位相差板２２側と直線偏光板２３側の少なくとも一方にフッ化ランタン層２５を設ければよいが、その両方にフッ化ランタン層２５，２５を設けるのが一層有効である。
【００４５】
一方、図１の（Ｃ）に示すような位相差板２２が組み込まれた偏光変換素子は、通常、図１の（Ｄ）に示すような直線偏光板２３が組み込まれた偏光変換素子と組み合わせて用いられる。この場合には、少なくとも一方の偏光変換素子が、サファイアガラスを基板とし、その片面にフッ化ランタン層２５が設けられ、そのフッ化ランタン層２５の上に粘着剤層２４を介して位相差板２２又は直線偏光板２３が積層されたものであればよいが、両方ともこのような要件を満たすものを用いることは、一層有効である。このように、位相差板２２が組み込まれた偏光変換素子と直線偏光板２３が組み込まれた偏光変換素子とを組み合わせて用いる場合は、通常、後者（直線偏光板２３が組み込まれた偏光変換素子）が液晶セル側となるように配置され、また、いずれもそれぞれの光学層（位相差板２２及び直線偏光板２３）側を液晶セルに向けて、換言すれば、基板側が液晶セルから遠くなるように配置される。
【００４６】
投射型液晶表示装置において分光される三原色の光のなかでも、特に青色光は光エネルギーが高いため、かかる青色光Ｂに対応する液晶セル７Ｂの入射側偏光変換素子８Ｂや出射側偏光変換素子９Ｂに対して、本発明の偏光変換素子２０が好適に用いられるが、もちろん、赤色光Ｒに対応する入射側偏光変換素子８Ｒや出射側偏光変換素子９Ｒ、また緑色光Ｇに対応する入射側偏光変換素子８Ｇや出射側偏光変換素子９Ｇに、本発明の偏光変換素子２０を適用することも可能である。入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂのすべてに対して、本発明の偏光変換素子を適用するのも有効である。
【実施例】
【００４７】
以下、具体的な例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの例によって限定されるものではない。
【００４８】
京セラ（株）から販売されているサファイアガラス板の一方の面にフッ化ランタンを蒸着して、厚み６５nmのフッ化ランタン層を形成させた。一方、住友化学工業（株）から販売されているポリビニルアルコール／二色性染料系偏光板であって、片面に反射防止処理層が設けられている“スミカラン SCX8A2A-P5 (SC-P5) ”の反射防止処理表面に、前記式（II）に相当し、分子量が約４,５００ の含フッ素シラン化合物を塗布した。得られた含フッ素シラン化合物塗布面は、１１０度の接触角度を有していた。この直線偏光板の含フッ素シラン化合物塗布面と反対側の面に、住友化学工業（株）から販売されているポリカーボネート製の位相差板“スミカライト SEF460225”（ガラス転移温度約１５０℃）を、粘着剤を介して貼合した。得られた位相差板と偏光板の積層品をその位相差板側で、アクリル系粘着剤を介して前記サファイアガラス板のフッ化ランタン層形成側に積層し、偏光変換素子を作製した。
【００４９】
この偏光変換素子を投射型液晶表示装置（液晶プロジェクター）の青チャンネルラインにセットして使用すると、明るく、表示品位の低下が小さいものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の偏光変換素子は、投射型液晶表示装置に有効に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る偏光変換素子の積層構成の例を示す断面模式図である。
【図２】投射型液晶表示装置の構成例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，２，３，４……ダイクロイックミラー、
５，６……全反射ミラー、
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ……液晶セル、
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ……入射側偏光変換素子、
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ……出射側偏光変換素子、
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ……集光レンズ、
Ｌ……白色光（光源光）、
Ｒ……赤色光、
Ｇ……緑色光、
Ｂ……青色光、
１１……白色光源、
１３……集光レンズ、
１４……ＵＶ・ＩＲカットフィルター、
１６……投射レンズ、
１７……スクリーン、
２０……偏光変換素子、
２１……サファイアガラス板、
２２……位相差板、
２３……直線偏光板、
２４……粘着剤層、
２５……フッ化ランタン層、
２６……サファイアガラス面の反射防止層、
２７……直線偏光板上の反射防止層、
２８……位相差板上の反射防止層。
【図１】
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【図２】
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